Mlaznica od silicijevog karbida za odsumporavanje u elektrani

Mlaznice apsorbera za odsumporavanje dimnih plinova (FGD)
Uklanjanje sumpornih oksida, obično nazvanih SOx, iz ispušnih plinova pomoću alkalnog reagensa, kao što je vlažna vapnenačka suspenzija.

Kada se fosilna goriva koriste u procesima izgaranja za pogon kotlova, peći ili druge opreme, ona mogu oslobađati SO2 ili SO3 kao dio ispušnog plina. Ovi sumporni oksidi lako reagiraju s drugim elementima stvarajući štetne spojeve poput sumporne kiseline i imaju potencijal negativno utjecati na ljudsko zdravlje i okoliš. Zbog ovih potencijalnih učinaka, kontrola ovog spoja u dimnim plinovima ključan je dio termoelektrana na ugljen i drugih industrijskih primjena.

Zbog erozije, začepljenja i nakupljanja, jedan od najpouzdanijih sustava za kontrolu ovih emisija je postupak mokre desumporizacije dimnih plinova (FGD) u otvorenom tornju koji koristi vapnenac, hidratizirano vapno, morsku vodu ili drugu alkalnu otopinu. Mlaznice za raspršivanje mogu učinkovito i pouzdano distribuirati ove suspenzije u apsorpcijske tornjeve. Stvaranjem ujednačenih uzoraka kapljica odgovarajuće veličine, ove mlaznice mogu učinkovito stvoriti površinu potrebnu za pravilnu apsorpciju, a istovremeno minimizirati unošenje otopine za čišćenje u dimni plin.

Odabir FGD apsorpcijske mlaznice:
Važni čimbenici koje treba uzeti u obzir:

Gustoća i viskoznost medija za pranje
Potrebna veličina kapljice
Ispravna veličina kapljice je ključna za osiguranje odgovarajuće brzine apsorpcije
Materijal mlaznice
Budući da je dimni plin često korozivan, a tekućina za čišćenje često je suspenzija s visokim udjelom krutih tvari i abrazivnim svojstvima, važan je odabir odgovarajućeg materijala otpornog na koroziju i habanje.
Otpornost na začepljenje mlaznice
Budući da je tekućina za pranje često suspenzija s visokim udjelom krutih tvari, važan je odabir mlaznice s obzirom na otpornost na začepljenje.
Uzorak i položaj mlaznice
Kako bi se osigurala pravilna apsorpcija, važna je potpuna pokrivenost plinske struje bez premosnice i dovoljnog vremena zadržavanja.
Veličina i vrsta priključka mlaznice
Potrebne brzine protoka tekućine za čišćenje
Raspoloživi pad tlaka (∆P) preko mlaznice
∆P = tlak dovoda na ulazu mlaznice – procesni tlak izvan mlaznice
Naši iskusni inženjeri mogu vam pomoći u određivanju koja će mlaznica raditi prema vašim zahtjevima, s obzirom na vaše dizajnerske detalje.
Uobičajene upotrebe i industrije mlaznica za apsorpciju dimnih plinova:
Termoelektrane na ugljen i druga fosilna goriva
Rafinerije nafte
Spalionice komunalnog otpada
Cementne peći
Topionice metala

SiC podatkovni list materijala

Nedostaci vapna/vapnenca

Kao što je prikazano na slici 1, FGD sustavi koji koriste prisilnu oksidaciju vapnom/vapnencem (LSFO) uključuju tri glavna podsustava:

• Priprema, rukovanje i skladištenje reagensa
• Apsorbirajuća posuda
• Rukovanje otpadom i nusproizvodima

Priprema reagensa sastoji se od prenošenja usitnjenog vapnenca (CaCO3) iz silosa za skladištenje u spremnik s miješalicom. Dobivena vapnenačka suspenzija se zatim pumpa u posudu apsorbera zajedno s dimnim plinom kotla i oksidirajućim zrakom. Mlaznice za raspršivanje ispuštaju fine kapljice reagensa koje zatim teku suprotno od dolaznog dimnog plina. SO2 u dimnom plinu reagira s reagensom bogatim kalcijem i tvori kalcijev sulfit (CaSO3) i CO2. Zrak unesen u apsorber potiče oksidaciju CaSO3 u CaSO4 (dihidratni oblik).

Osnovne LSFO reakcije su:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Oksidirana suspenzija skuplja se na dnu apsorbera i potom se reciklira zajedno sa svježim reagensom natrag u kolektore mlaznica za raspršivanje. Dio recikliranog toka povlači se u sustav za rukovanje otpadom/nusproizvodima, koji se obično sastoji od hidrociklona, ​​bubnjastih ili trakastih filtera i spremnika za otpadnu vodu/tekućinu s miješanjem. Otpadna voda iz spremnika reciklira se natrag u spremnik za dovod vapnenačkog reagensa ili u hidrociklon gdje se višak uklanja kao efluent.

Tipična shema procesa mokrog pranja vapnom/vapnencem s prisilnom oksidacijom

Mokri LSFO sustavi obično mogu postići učinkovitost uklanjanja SO2 od 95-97 posto. Međutim, postizanje razina iznad 97,5 posto kako bi se zadovoljili zahtjevi kontrole emisija teško je, posebno za postrojenja koja koriste ugljen s visokim udjelom sumpora. Mogu se dodati magnezijevi katalizatori ili se vapnenac može kalcinirati do vapna veće reaktivnosti (CaO), ali takve modifikacije uključuju dodatnu opremu postrojenja i povezane troškove rada i energije. Na primjer, kalcinacija do vapna zahtijeva ugradnju zasebne peći za vapno. Također, vapno se lako taloži, što povećava potencijal za stvaranje naslaga kamenca u skruberu.

Trošak kalcinacije u vapnoj peći može se smanjiti izravnim ubrizgavanjem vapnenca u ložište kotla. U ovom pristupu, vapno nastalo u kotlu prenosi se s dimnim plinom u skruber. Mogući problemi uključuju onečišćenje kotla, ometanje prijenosa topline i inaktivaciju vapna zbog prekomjernog izgaranja u kotlu. Štoviše, vapno smanjuje temperaturu protoka rastaljenog pepela u kotlovima na ugljen, što rezultira čvrstim naslagama koje se inače ne bi pojavile.

Tekući otpad iz procesa LSFO obično se usmjerava u stabilizacijske bazene zajedno s tekućim otpadom iz drugih dijelova elektrane. Mokri FGD tekući efluent može biti zasićen sulfitnim i sulfatnim spojevima, a ekološki razlozi obično ograničavaju njegovo ispuštanje u rijeke, potoke ili druge vodotoke. Također, recikliranje otpadnih voda/tekućine natrag u skruber može dovesti do nakupljanja otopljenih natrijevih, kalijevih, kalcijevih, magnezijevih ili kloridnih soli. Ove vrste mogu na kraju kristalizirati osim ako se ne osigura dovoljno ispuštanja kako bi se koncentracije otopljenih soli održale ispod zasićenja. Dodatni problem je spora brzina taloženja otpadnih krutih tvari, što rezultira potrebom za velikim stabilizacijskim bazenima velikog volumena. U tipičnim uvjetima, taloženi sloj u stabilizacijskom bazenu može sadržavati 50 posto ili više tekuće faze čak i nakon nekoliko mjeseci skladištenja.

Kalcijev sulfat dobiven iz reciklirane suspenzije apsorbera može sadržavati visok udio nereagiranog vapnenca i pepela kalcijevog sulfita. Ovi onečišćujući materijali mogu spriječiti prodaju kalcijevog sulfata kao sintetičkog gipsa za upotrebu u proizvodnji zidnih ploča, žbuke i cementa. Nereagirani vapnenac je dominantna nečistoća koja se nalazi u sintetičkom gipsu, a također je uobičajena nečistoća u prirodnom (iskopanom) gipsu. Iako sam vapnenac ne utječe na svojstva gotovih proizvoda od zidnih ploča, njegova abrazivna svojstva predstavljaju probleme s trošenjem opreme za obradu. Kalcijev sulfit je neželjena nečistoća u svakom gipsu jer njegova fina veličina čestica stvara probleme s ljuštenjem i druge probleme u obradi, poput pranja kolača i odvodnjavanja.

Ako krute tvari nastale u LSFO procesu nisu komercijalno tržišno prihvatljive kao sintetički gips, to predstavlja značajan problem zbrinjavanja otpada. Za kotao od 1000 MW koji loži 1-postotni sumporni ugljen, količina gipsa je približno 550 tona (kratko)/dan. Za isto postrojenje koje loži 2-postotni sumporni ugljen, proizvodnja gipsa povećava se na približno 1100 tona/dan. Dodavanjem oko 1000 tona/dan za proizvodnju letećeg pepela, ukupna tonaža krutog otpada iznosi oko 1550 tona/dan za slučaj 1-postotnog sumpornog ugljena i 2100 tona/dan za slučaj 2-postotnog sumpora.

Prednosti EADS-a

Dokazana tehnološka alternativa LSFO pročišćavanju zamjenjuje vapnenac amonijakom kao reagensom za uklanjanje SO2. Komponente za mljevenje, skladištenje, rukovanje i transport krutog reagensa u LSFO sustavu zamjenjuju se jednostavnim spremnicima za vodeni ili bezvodni amonijak. Slika 2 prikazuje shemu toka za EADS sustav koji je osigurala tvrtka JET Inc.

Amonijak, dimni plin, oksidirajući zrak i procesna voda ulaze u apsorber koji sadrži više razina mlaznica za raspršivanje. Mlaznice stvaraju fine kapljice reagensa koji sadrži amonijak kako bi se osigurao bliski kontakt reagensa s ulaznim dimnim plinom prema sljedećim reakcijama:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

SO2 u struji dimnih plinova reagira s amonijakom u gornjoj polovici posude i proizvodi amonijev sulfit. Dno posude apsorbera služi kao oksidacijski spremnik gdje zrak oksidira amonijev sulfit u amonijev sulfat. Dobivena otopina amonijevog sulfata pumpa se natrag u kolektore mlaznica za raspršivanje na više razina u apsorberu. Prije nego što pročišćeni dimni plin izađe iz vrha apsorbera, prolazi kroz demister koji skuplja sve unesene kapljice tekućine i hvata fine čestice.

Reakcija amonijaka sa SO2 i oksidacija sulfita u sulfat postiže visoku stopu iskorištenja reagensa. Za svaku potrošenu funtu amonijaka proizvede se četiri funte amonijevog sulfata.

Kao i kod LSFO postupka, dio recikliranog toka reagensa/proizvoda može se izvući za proizvodnju komercijalnog nusproizvoda. U EADS sustavu, otopina oduzetog produkta pumpa se u sustav za izdvajanje krutih tvari koji se sastoji od hidrociklona i centrifuge kako bi se koncentrirao produkt amonijevog sulfata prije sušenja i pakiranja. Sve tekućine (preljev hidrociklona i centrifugalni koncentrat) usmjeravaju se natrag u spremnik za mulj, a zatim ponovno uvode u reciklirani tok amonijevog sulfata apsorbera.

• EADS sustavi pružaju veću učinkovitost uklanjanja SO2 (>99%), što termoelektranama na ugljen daje veću fleksibilnost za miješanje jeftinijeg ugljena s višim udjelom sumpora.
• Dok LSFO sustavi stvaraju 0,7 tona CO2 za svaku tonu uklonjenog SO2, EADS proces ne proizvodi CO2.
• Budući da su vapno i vapnenac manje reaktivni u usporedbi s amonijakom za uklanjanje SO2, potrebna je veća potrošnja procesne vode i energije za pumpanje kako bi se postigle visoke brzine cirkulacije. To rezultira višim operativnim troškovima za LSFO sustave.
• Kapitalni troškovi za EADS sustave slični su onima za izgradnju LSFO sustava. Kao što je gore navedeno, iako EADS sustav zahtijeva opremu za preradu i pakiranje nusproizvoda amonijevog sulfata, postrojenja za pripremu reagensa povezana s LSFO-om nisu potrebna za mljevenje, rukovanje i transport.

Najizrazitija prednost EADS-a je uklanjanje i tekućeg i krutog otpada. EADS tehnologija je proces bez ispuštanja tekućine, što znači da nije potrebna obrada otpadnih voda. Kruti nusprodukt amonijev sulfat lako je tržišno dostupan; amonijev sulfat je najkorištenije gnojivo i komponenta gnojiva u svijetu, s očekivanim rastom svjetskog tržišta do 2030. Osim toga, iako proizvodnja amonijevog sulfata zahtijeva centrifugu, sušilicu, transporter i opremu za pakiranje, te stavke nisu patentirane i komercijalno su dostupne. Ovisno o ekonomskim i tržišnim uvjetima, gnojivo amonijev sulfat može nadoknaditi troškove odsumporavanja dimnih plinova na bazi amonijaka i potencijalno osigurati značajnu dobit.

Shema učinkovitog procesa odsumporavanja amonijaka

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd je jedno od najvećih rješenja za nove keramičke materijale od silicij-karbida u Kini. SiC tehnička keramika: Mohsova tvrdoća je 9 (nova Mohsova tvrdoća je 13), s izvrsnom otpornošću na eroziju i koroziju, izvrsnom otpornošću na abraziju i antioksidaciju. Vijek trajanja SiC proizvoda je 4 do 5 puta dulji od materijala s 92% aluminijevog oksida. MOR RBSiC-a je 5 do 7 puta veći od SNBSC-a, može se koristiti za složenije oblike. Proces ponude je brz, isporuka je prema obećanju, a kvaliteta je nenadmašna. Uvijek ustrajemo u ostvarivanju svojih ciljeva i vraćamo svoja srca društvu.